اعتبار،چابکی،پاسخگویی

پیشنهاد رابطه‌ی سختی خاک زیر پی برای درنظر گرفتن اندرکنش خاک-سازه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا، دانشکده عمران، دانشگاه تهران

2 استاد تمام، دانشکده عمران، دانشگاه تهران

چکیده
اندرکنش خاک و سازه از چالش‌های بسیار مهم در طراحی سازه‌ها است که می‌تواند پاسخ‌ لرزه‌ای سازه‌ها را به طور قابل توجهی تغییر دهد. در هنگام وقوع زلزله رفتار خاکِ زیر سازه نقش مهمی در پاسخ سازه ایفا می‌کند و مشخصات دینامیکی سازه را تحت تأثیر قرار می‌دهد. بنابراین در سازه‌های ویژه نیاز به مدل‌سازی دقیق‌تر محیط خاک است. در کاربردهای مهندسی غالباً خاک زیر سازه مدل نمی‌شود و از تأثیرات مهم آن صرف نظر می‌گردد، زیرا بـه علت نامحدود بودن محیط خاک، مدل‌سازی آن پیچیدگی بیش‌تری نسبت به مدل‌سازی سازه دارد. روش‌های مختلفی برای مدل‌سازی پدیده‌ی اندرکنش خاک - سازه وجود دارند. یکی از این روش‌ها روش معروف تیر بر روی بستر الاستیک است. این روش براساس مدل وینکلر بنا شده است که در طرح آیین‌نامه‌ای به طور گسترده استفاده می‌شود ولی به طور دقیق تغییرات سختی خاک در طول پی را نشان نمی‌دهد. بنابراین در مقاله‌ی حاضر به بررسی عکس‌العمل خاک زیر پی پرداخته می‌‌شود و در نهایت مدل مناسب و ساده‌شده‌ای جهت مدل‌سازی اندرکنش خاک - سازه در کاربردهای مهندسی ارائه می‌شود. برای رسیدن به این هدف چند سازه به صورت سه بعدی در محیط OpenSees مدل شدند. سپس از خروجی عکس‌العمل محیط خاک و فونداسیون سازه برای تخمین سختی محیط خاک و فونداسیونن و استخراج روابط مهندسی ساده‌شده استفاده شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله English

The suggestion of soil stiffness relationship under foundation to consider soil-structure interaction

نویسندگان English

Morvarid Hajian 1
Reza Attarnejad 2
1 School of civil engineering, University of Tehran
2 School of civil engineering, University of Tehran
چکیده English

The soil-structure interaction is one of the most important challenges in structural design that can significantly change the seismic response of structures. . During an earthquake, the behavior of the soil under the structure plays an important role in the response of the structure and affects the dynamic characteristics of the structure. Therefore, there is a need for more accurate modeling of the soil environment in special structures. In engineering applications, the soil is often not modeled and its important effects are neglected, due to the unlimited nature of the soil environment and its modeling is more complicated than the structure modeling. There are different methods for modeling the soil-structure interaction phenomenon. One of the most popular methods is the method of beam on the elastic foundation. This method is based on the Winkler model, which is widely used in the design codes, but does not accurately show the changes in soil stiffness along the length of the foundation. Therefore, in the present article, the reaction of the soil under the foundation is investigated, and finally, a suitable and simplified model is presented for modeling the soil-structure interaction in engineering applications.

To achieve this goal, several structures were modeled in 3D in the OpenSees environment. Then, the output of the reaction of the soil environment and the foundation of the structure has been used to estimate the hardness of the soil environment and foundation and extract simplified engineering relations

کلیدواژه‌ها English

  • Soil-structure interaction
  • winkler model
  • beam on elastic foundation
  • strip foundation
  • soil stiffness
Bowles, J. E., 1996. Foundation analysis and design: McGraw-Hill Book Company. California Seismic Safety Commission.
1996.
Chen, Z., Hutchinson, T.C. and Raychowdhury, P., 2010. “Effects of foundation configuration variation on seismic response
of moment-frame buildings”. In Structures Congress 2010: 19th Analysis and Computation Specialty Conference (pp. 105-
116).
Desai, C.S., Phan, H.V. and Perumpral, J.V., 1982. “Mechanics of three-dimensional soil-structure interaction”. Journal of
the Engineering Mechanics Division, 108(5), pp[32] .731-747
Gazetas, G. and Mylonakis, G. (1998). “Seismic soil-structure interaction: new evidence and emerging issues”.
Geotechnical Earthquake Engineering and Soil Dynamics III
Gouasmia, A. and Djeghaba, K., 2010. “Direct Approach to Seismic Soil–Structure–Interaction Analysis–Building Group
Case”. Statybin? s Konstrukcijos ir Technologijos, 2(1), pp.22-30.
Hokmabadi, A.S., Fatahi, B. and Samali, B., (2014). “Physical modeling of seismic soil-pile-structure interaction for
buildings on soft soils”. International Journal of Geomechanics, 15(2), p.04014046.
Kramer, S. L. (1996). “Geotechnical earthquake engineering”, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ.
Logan, D.L., 2002. “Finite element method”. Brooks/Cole, CA, USA.
Mirhashemian, P., Khaji, N. and Shakib, H., 2009. “Soil-structure interaction (SSI) analysis using a hybrid spectral
element/finite element (SE/FE) approach”. Journal of Seismology and Earthquake Engineering, 11(2), pp.83-95
Mylonakis, G. and Gazetas, G., (2000). “Seismic soil-structure interaction: beneficial or detrimental?”. Journal of
Earthquake Engineering, 4(3), pp.277-301.
National Institute of Standards and Technology (NIST), (2012). “Soil-Structure Interaction for Building Structures”, GCR
12-917-21, Gaithersburg, Maryland.
Nguyen, Q.V., (2017). “Effects of foundation characteristics and building separation gap on seismic performance of midrise
structures incorporating soil-foundation-structure-interaction “(Doctoral dissertation).
Nguyen, Q.V., 2017. Effects of foundation characteristics and building separation gap on seismic performance of mid-rise
structures incorporating soil-foundation-structure-interaction (Doctoral dissertation).
Raychowdhury, P., 2008. Nonlinear winkler-based shallow foundation model for performance assessment of seismically
loaded structures (Doctoral dissertation, UC San Diego).
Tabatabaiefar, H.R. and Massumi, A., 2010. “A simplified method to determine seismic responses of reinforced concrete
moment resisting building frames under influence of soil–structure interaction”. Soil Dynamics and Earthquake
Engineering, 30(11), pp.1259-1267.
Tabatabaiefar, S.H.R., 2012. Determining seismic response of mid-rise building frames considering dynamic soil-structure
interaction, Doctoral dissertation.Boudaa, S., Khalfallah, S. and Bilotta, E., (2019). “Static interaction analysis between
beam and layered soil using a two-parameter elastic foundation”. International Journal of Advanced Structural
Engineering, 11(1), pp.21-30.
Veletsos, A.S. and Meek, J.W., 1974. “Dynamic behaviour of building‐foundation systems”. Earthquake Engineering &
Structural Dynamics, 3(2), pp.121-138.
Widad, B., Salah, K. and Souad, B., (2019). “Soil non-homogeneity and soil-structure interaction effects on beam
vibrations”. Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Structures and Buildings, pp.1-10.
Winkler, E., (1867). “Die Lehre von der Elasticitaet und Festigkeit: mit besonderer Rücksicht auf ihre Anwendung in der
Technik für polytechnische Schulen”, Bauakademien, Ingenieue, Maschinenbauer, Architecten, etc (Vol. 1). Dominicus.
Wolf, J.P. (1985). “Dynamic Soil-Structure Interaction”, Prentice-Hall Inc., Englewood Cliffs, New Jersey.
Yokoyama, T., 1996. Vibration analysis of Timoshenko beam-columns on two-parameter elastic foundations. Computers &
Structures, 61(6), pp.995-1007.
  • تاریخ دریافت 21 شهریور 1402
  • تاریخ بازنگری 17 مهر 1402
  • تاریخ پذیرش 30 مهر 1402
  • تاریخ اولین انتشار 30 مهر 1402
  • تاریخ انتشار 01 مهر 1402